IMU（Inertial Measurement Unit，慣性測量單元）是一種用於測量物體三軸姿態角（或角速率）以及加速度的設備。IMU通常包含三軸陀螺儀和三軸加速度計，這些感測器共同工作以提供關於物體運動狀態的信息。
三軸陀螺儀的工作原理基於陀螺儀的定軸性，即一個高速旋轉的剛體在三維空間中保持其旋轉軸的方向不變。通過測量這種角運動，陀螺儀可以轉換成角度偏移量來測量物體的角速度。MEMS（MicroElectroMechanical Systems，微機電系統）技術的發展使得機械陀螺儀被微機械陀螺儀所取代，後者基於科里奧利力效應來測量角速度。
三軸加速度計則用於檢測載體坐標系統中三個軸向的加速度信號。它通過測量由於外力作用在質量塊上產生的加速度來工作，這種外力通常是由重力引起的。加速度計的測量結果可以用來確定物體的加速度和速度。
IMU設備可以通過整合加速度計和陀螺儀的數據來估計物體的姿態和運動狀態。這種整合通常涉及到互補濾波或卡爾曼濾波等算法，這些算法利用加速度計和陀螺儀的優點來修正彼此的缺點。例如，陀螺儀在動態環境下性能較好，但存在漂移問題；而加速度計在靜態環境下測量準確，但在動態環境下容易受到震動影響。
在實際套用中，IMU常常與其他感測器（如磁力計）結合使用，形成所謂的AHRS（Attitude and Heading Reference System，航姿參考系統）。這樣可以在提供絕對參考的基礎上，更準確地測量俯仰角、橫滾角和航向角。
總的來說，IMU的工作原理基於牛頓力學定律，通過測量物體的加速度和角速度，然後對這些數據進行積分和轉換，以確定物體的速度、位置等信息。